目录 1
引言 1
第一章 电磁场理论基础 1
§1-1 电磁场基本方程 1
§1-1.1 麦克斯韦方程组 1
§1-1.2 物质方程 3
§1-1.3 波动方程 4
参考资料 5
§1-1.4 边界条件 6
§1-1.5 电磁场的能量 8
§1-2.1 平面波的解 10
§1-2 平面波 10
§1-2.2 平面波在介质常数突变界面上的反射与折射 13
§1-2.3 全反射和反射波的相移 18
§1-3 零波长近似 20
§1-3.1 光线方程 21
§1-3.2 光线在界面上反射时的Goos H？nchen位移 25
§1-3.3 光线在变折射率介质层中的传播 26
习题 27
参考资料 27
第二章 平板介质波导 29
§2-1 波动光学分析方法 30
§2-1.1 平板介质波导中的光线传播 31
§2-1.2 Goos-H？nchen位移 34
§2-1.3 特征方程 35
§2-2 电磁场理论分析方法 37
§2-2.1 波动方程的解 37
§2-2.2 TE模式 39
§2-2.3 TM模式 43
§2-2.4 传导模式与辐射模式 46
§2-2.5 平板介质波导本征模式系的正交性和完整性 53
§2-2.6 传导模式场结构 54
习题 56
参考资料 57
§3-1.1 各向同性均匀介质平板的离子交换 58
§3-1 波导结构 58
第三章 变折射率平板介质波导 58
§3-1.2 各向同性均匀介质平板的电诱导离子迁移 61
§3-1.3 外扩散技术 64
§3-1.4 内扩散技术 66
§3-1.5 p-n结的变折射率平板波导模型 66
§3-1.6 变折射率平板介质波导结构模型分类 67
§3-2 光线方程的解 69
§3-2.1 平方律介质中的光线轨迹 70
§3-2.2 指数律介质中的光线轨迹 71
§3-3 波动方程的近似解 75
§3-3.1 平方律介质 77
§3-3.2 指数律介质（TE波） 81
§3-3.3 指数律介质（TM波） 84
§3-4 传输函数法 86
§3-4.1 传输函数的确定 87
§3-4.2 高斯场的传播 89
§3-4.3 高斯场传播的特性 91
习题 94
参考资料 95
第四章 周期平板介质波导 97
§4-1 周期波导的耦合方程 97
§4-1.1 本征模式之间的耦合 97
§4-1.2 耦合模方程 99
§4-1.3 耦合模方程的解 101
§4-2.1 周期图样掩膜的制备 102
§4-2 周期波导的工艺技术与结构 102
§4-2.2 周期结构的蚀刻工艺 104
§4-2.3 周期波导的结构 106
§4-3 周期波导的基本特性 106
§4-3.1 周期波导耦合模的基本关系 106
§4-3.2 周期波导的基本特性 110
习题 111
参考资料 112
第五章 光路集成技术 114
§5-1 光学功能单元与光路集成 114
§5-2 集成光发射器 116
§5-2.1 同质p-n结激光器 117
§5-2.2 集成异质结激光器 118
§5-2.3 分布反馈激光器 120
§5-2.4 调制与激光器集成光发射器 122
§5-3 集成光电探测放大器 123
§5-4 集成光学工艺 125
习题 126
参考资料 127
第六章 套层型圆柱介质波导 129
§6-1 波动方程的解 130
§6-1.1 波动方程的精确解 130
§6-1.2 弱导波导近似 135
§6-1.3 套层型圆柱介质波导中的光传输模式 137
§6-2 特征方程的解 141
§6-2.1 l＝0模式的特征方程和截止点 142
§6-2.2 l＞0模式的近似特征方程和截止点 143
§6-2.3 特征方程的渐近解 146
§6-3 传导模式的场 147
§6-3.1 传导模式场的表达式及其模式场结构 147
§6-3.2 波导横截面上的场强分布和功率流 152
§6-3.3 传导模式的群速度 155
§6-4 套层模式与辐射模式 158
§6-4.1 套层模式 159
§6-4.2 辐射模式 160
§6-4.3 套层型圆柱介质波导本征模式的正交性和完整性 161
习题 162
参考资料 164
第七章 圆柱形介质波导的结构与制造工艺 165
§7-1 波导结构 165
§7-2 利用扩散规律制造圆柱形波导 169
§7-2.1 恒定边值下的扩散——熔盐法离子交换 170
§7-2.2 高温下玻璃体之间的扩散——双坩埚法离子交换 174
§7-3 梯度逼近抛物线型折射率剖面结构波导的制造 178
工艺 178
§7-3.1 MCVD工艺 179
§7-3.2 MCVD法的基本关系 180
§7-3.3 MCVD法的工艺流程 184
§7-3.4 MCVD 工艺的性能 186
§7-3.5 PMCVD工艺与PCVD工艺 188
§7-3.6 OVD工艺与VAD工艺 190
习题 191
参考资料 192
第八章 变折射率圆柱介质波导 194
§8-1 光线方程的解 194
§8-1.1 抛物线近似 195
§8-1.2 抛物线介质中的光线轨迹…………………………………19？§8-1.3 光线延迟差 198
§8-2 近似标量波动方程的解 200
§8-2.1 模态分析 200
§8-2.2 传输函数 203
§8-2.3 在离轴点上垂直入射高斯光束的传播 206
§8-2.4 光束路径 208
§8-2.5 光束横截面上的强度分布 213
§8-2.6 介质吸收的影响 215
§8-3 基本波动方程 217
§8-3.1 波动方程的一般形式 218
§8-3.2 各类模式的波动方程 221
§8-3.3 标量波动方程与边界条件 226
§8-3.4 在抛物线型圆柱介质波导中标量波动方程的解 227
§8-4 近似方法 232
§8-4.1 微扰法 232
§8-4.2 WKB方法 241
§8-4.3 传播模数 245
§8-4.4 变分法 247
习题 248
参考资料 249
第九章 光波导的损耗 251
§9-1 材料的吸收损耗 252
§9-1.1 过渡元素离子的吸收 253
§9-1.2 羟基-OH的吸收 257
§9-1.3 基质的吸收 258
§9-2 高纯原料与洁净条件 259
§9-3 材料的散射损耗 260
§9-3.1 不均匀性散射 260
§9-3.2 不均匀性散射引起的波导噪音 263
§9-3.3 应力的影响 265
§9-3.4 瑞利散射 266
§9-4 波导结构损耗 267
§9-4.1 杂模损耗 267
§9-4.2 弯曲损耗 269
§9-4.3 波导不均匀性损耗 272
习题 273
参考资料 273
第十章 光脉冲波导传输的展宽 275
§10-1 光波导中引起脉冲展宽的因素 276
§10-2 几何光学分析方法 278
§10-2.1 在套层型圆柱波导纤维中高斯光源的脉冲响应 278
§10-2.2 在套层型圆柱波导纤维中高斯时间和空间分布脉冲的响应 283
§10-2.3 在梯度折射率圆柱波导纤维中的光线延迟 284
§10-3 模态分析方法 285
§10-3.1 高斯时间脉冲的响应公式 286
§10-3.2 在平方律介质波导中高斯时间和空间脉冲的响应 289
§10-3.3 介质色散引起的脉冲展宽 293
§10 3.4 超低色散的波导结构 295
习题 299
参考资料 300
第十一章 耦合波理论 301
§11-1 光波导模式的激发 302
§11-1.1 椭圆高斯场的传播及其表达式的简化 303
§11-1.2 被激发的传导模式及其本征值 304
§11-1.3 模式激发效率及其在远截止态（a＞＞？w0）或近截止态（wm＜＜a？w0）时的近似解析表达式 305
§11-2 耦合模方程 308
§11-2.1 规则波导本征模式的耦合模方程 308
§11-2.2 本地规则波导本征模式的耦合模方程 315
§11-3 耦合模方程的微扰解 317
§11-4 耦合功率理论 322
§11-5 光波导纤维的连接 326
习题 329
参考资料 330
第十二章 变折射率光学介质的成象理论 331
§12-1.1 麦克斯韦鱼眼 332
§12-1 变折射率光学介质 332
§12-1.2 Luneburg透镜 334
§12-1.3 Wood透镜 334
§12-1.4 离子扩散型变折射率介质 335
§12-2 哈密顿成象理论 336
§12-2.1 光学哈密顿公式 336
§12-2.2 傍轴近似光学 340
§12-2.3 实例 350
§12-2.4 数值结果 354
§12-3 光线跟踪方法 357
习题 360
参考资料 361
名词索引 362